Die Stimme verrät den Beginn von Exazerbationen

Die Hypothese lautete, dass bestimmte Sprachmerkmale bereits zu Beginn einer Exazerbation als vokale Biomarker dienen könnten. Zusätzlich prüften die Forschenden, ob sich anhand der Stimme unterschiedliche Symptomkomponenten unterscheiden lassen und wie gut sich ein solches Monitoring im Alltag umsetzen lässt.

An der multizentrischen prospektiven Kohortenstudie nahmen 73 Personen teil, davon 38 mit COPD und 35 mit Asthma. Das mittlere Alter betrug 62 Jahre. Die Teilnehmenden zeichneten über zwölf Wochen täglich mit ihrem eigenen Smartphone Sprachproben auf. Die App erfasste morgens, nachmittags und abends verschiedene Sprachaufgaben. Für die Auswertung wurden eine möglichst lange gehaltene Vokalisation des Lautes „a“, Vorlesen bzw. die Beantwortung einer Frage verwendet.

38 Exazerbationen erfasst

Während der Beobachtungszeit traten bei 35 der 73 Teilnehmenden insgesamt 38 Exazerbationen auf. Davon waren 16 leicht, 19 moderat und drei schwer. Die Hälfte aller Exazerbationen war damit moderat.

Die Forschenden bestimmten Beginn, Symptommaximum und Erholung anhand eines patientenberichteten EXAcerbations of Chronic pulmonary disease Tool (EXACT)-Fragebogens und überprüften die Ereignisse zusätzlich anhand elektronischer Krankenakten, Medikamenteneinnahme und dokumentierter Symptome.

30 der 38 Exazerbationen erkannte EXACT korrekt. Acht Ereignisse erfasste der Fragebogen dagegen nicht, die sich durch Krankenakten und Medikamentendaten identifizieren ließen. Neun weitere EXACT-Ereignisse bestätigten die Forschenden nach der Überprüfung nicht als Exazerbation.

Stimme verändert sich sofort

Für die Analyse standen insgesamt 23.799 Sprachaufnahmen zur Verfügung. 2.737 Aufnahmen stammten aus Zeiträumen mit Exazerbation. 227 davon wurden genau an den definierten Zeitpunkten Beginn, Peak oder Erholung aufgezeichnet. Die Forschenden analysierten die Daten mit Mehrebenenmodellen. Alter, Geschlecht, Diagnose und Tageszeit flossen als mögliche Confounder ein.

Ergebnisse

Bereits am ersten Tag der Exazerbation zeigten sich signifikante Veränderungen mehrerer Sprachmerkmale. Bei der gehaltenen Vokalisation nahm insbesondere die Dauer ab. Gleichzeitig veränderten sich Merkmale der Stimmqualität: Shimmer, also die Schwankung der Amplitude der Stimmlippenschwingungen, nahm zu, während das Noise-to-Harmonics-Ratio (NHR) anstieg.

Die Merkmale mit den größten Effekten ließen sich vor allem den Bereichen Tonhöhe bzw. Ton- und Stimmqualität zuordnen. Die statistischen Modelle wiesen allerdings überwiegend kleine Effekte auf. Die Autorinnen und Autoren mahnen deshalb bei der Interpretation zur Vorsicht. In einer weiteren Analyse untersuchten die Forschenden den Zusammenhang zwischen Sprache und Atemnot, Brustsymptome sowie Husten und Sputum.

Die stärksten Korrelationen fanden sich für Atemnot und Brustsymptome. Signifikante Unterschiede zwischen Asthma und COPD hinsichtlich der Sprachveränderungen fanden die Forschenden hingegen nicht.

Limitationen

Die Ergebnisse sind nach Einschätzung der Autorinnen und Autoren noch nicht für eine klinische Vorhersage geeignet. Hinzu kommen mehrere Limitationen: Die Studie umfasste ausschließlich niederländischsprachige Personen aus zwei Zentren in den Niederlanden, die Zahl der Exazerbationen war begrenzt, und die tägliche Inhalatoranwendung wurde nicht systematisch erfasst, obwohl insbesondere inhalative Kortikosteroide die Stimme beeinflussen können.